Двигатели Формулы-1 — Formula One engines

С момента своего создания в 1947 году Формула-1 использовала множество правил для двигателей . «Формулы», ограничивающие объем двигателя, регулярно использовались в гонках Гран-при после Первой мировой войны . Формулы двигателей разделены по эпохам.

• Чемпионат мира Формулы-1 2020
• Чемпионат мира Формулы-1 2021

• История Формулы 1
• Гонки Формулы-1
• Правила Формулы-1
• Машины Формулы-1
• Двигатели Формулы-1
• Шины Формулы-1

• ( Победители GP
• Поляки
• Самые быстрые круги

• Чемпионы
• Числа )

• ( Победители GP
• Чемпионы )

• Сезоны
• Гран-при
• Схемы

• Национальные цвета
• Спонсорские ливреи

• Гоночные флаги
• Красный флаг

• Женщины-водители
• Телеканалы

• Смертельные случаи
• Видео игры

• Драйверы
• Конструкторы
• Двигатели
• Шины
• Гонки

• FIA
• Всемирный совет автомобильного спорта FIA
• Группа Формулы-1
• Liberty Media
• Ассоциация конструкторов Формулы-1
• Ассоциация команд Формулы-1
• Ассоциация водителей Гран-при

• v
• т
• е

Содержание

• 1 Операция
• 2 Короткоходный двигатель
• 3 История
  • 3,1 1947–1953
  • 3,2 1954–1960
  • 3,3 1961–1965
  • 3,4 1966–1986
  • 3,5 1987–1988
  • 3,6 1989–1994
  • 3,7 1995–2005
  • 3.8 2006–2013
  • 3.9 2014–2021
  • 3.10 2022 г. и далее
  • 3.11 Развитие спецификации двигателя
  • 3.12 Текущие технические характеристики двигателя
    • 3.12.1 Сжигание, конструкция, работа, мощность, топливо и смазка
      • 3.12.1.1 Принудительная индукция и передача по нажатию
      • 3.12.1.2 Системы ERS
• 4 записи
  • 4.1 Гран-при чемпионата мира, выигранные производителем двигателей
  • 4.2 Наибольшее количество побед за сезон
    • 4.2.1 По номеру
    • 4.2.2 В процентах
  • 4.3 Большинство последовательных побед
• 5 ссылки
• 6 Внешние ссылки

Операция

Формула-1 в настоящее время использует 1,6-литровый четырехтактный двигатель V6 с турбонаддувом, 90 градусов, с двумя верхними распредвалами (DOHC), поршневые двигатели . Они были представлены в 2014 году и претерпевали изменения за прошедшие сезоны.

Мощность, которую производит двигатель Формулы-1, создается при работе с очень высокой скоростью вращения, до 15 000 оборотов в минуту (об / мин). Это контрастирует с двигателями дорожных автомобилей аналогичного размера, которые обычно работают со скоростью менее 6000 об / мин. Базовая конфигурация безнаддувного двигателя Формулы-1 не претерпела значительных изменений со времен Cosworth DFV 1967 года, и среднее эффективное давление оставалось на уровне около 14 бар MEP. До середины 1980-х годов двигатели Формулы-1 были ограничены скоростью около 12 000 об / мин из-за традиционных металлических пружин клапана, используемых для закрытия клапанов. Скорость, необходимая для приведения в действие клапанов двигателя на более высоких оборотах, требовала еще более жестких пружин, что увеличивало потери мощности для привода распределительного вала и клапанов до такой степени, что потеря мощности почти компенсировала выигрыш в мощности за счет увеличения оборотов в минуту. Они были заменены на пневматические пружины клапана, представленные Renault в 1986 году, которые по своей природе имеют повышающуюся скорость (прогрессивную скорость), что позволило им иметь чрезвычайно высокую жесткость пружины при больших ходах клапана без значительного увеличения требований к приводной мощности при меньших ходах, тем самым снижая общая потеря мощности. С 1990-х годов все производители двигателей Формулы-1 использовали пневматические пружины клапана с сжатым воздухом, позволяющие двигателям развивать скорость более 20 000 об / мин.

Короткоходный двигатель

В автомобилях Формулы-1 используются короткоходные двигатели. Для работы на высоких оборотах двигателя ход должен быть относительно коротким, чтобы предотвратить катастрофическое повреждение, обычно из-за шатуна , который испытывает очень большие нагрузки на этих скоростях. Короткий ход означает, что для достижения рабочего объема 1,6 литра требуется относительно большой диаметр цилиндра . Это приводит к менее эффективному такту сгорания, особенно при более низких оборотах.

В дополнение к использованию пневматических пружин клапана , высокая мощность двигателя Формулы-1 стала возможной благодаря достижениям в области металлургии и конструкции, что позволило более легким поршням и шатунам выдерживать ускорения, необходимые для достижения таких высоких скоростей. Улучшенная конструкция также позволяет более узкие концы шатунов и коренные подшипники. Это обеспечивает более высокие обороты и меньшее тепловыделение, вызывающее повреждение подшипников. Для каждого хода поршень от виртуального упора доходит почти до удвоенной средней скорости (примерно 40 м / с), а затем возвращается к нулю. Это происходит один раз для каждого из четырех тактов в цикле: один впуск (вниз), один сжатие (вверх), один мощность (при выключении зажигания), один выпуск (вверх). Максимальное ускорение поршня происходит в верхней мертвой точке и находится в районе 95 000 м / с 2 , что примерно в 10 000 раз больше стандартной силы тяжести (10 000 g ).

История

Двигатели Формулы-1 на протяжении многих лет проходили через множество правил, производителей и конфигураций.

1947–1953 гг.

В эту эпоху использовались довоенные правила для двигателей Voiturette с атмосферными двигателями объемом 4,5 л и наддувом объемом 1,5 л . Indianapolis 500 (который был этапом чемпионата мира среди водителей с 1950 года) использовал довоенные правила Гран-при, с 4,5-литровым атмосферным двигателем и 3,0-литровым двигателем с наддувом. Диапазон мощности составлял до 425 л.с. (317 кВт), хотя BRM Type 15 1953 года, как сообщается, достиг 600 л.с. (447 кВт) с 1,5-литровым двигателем с наддувом.

В 1952 и 1953 годах чемпионат мира среди пилотов проводился в соответствии с правилами Формулы 2 , но существующие правила Формулы-1 оставались в силе, и в те годы все еще проводились гонки Формулы-1.

1954–1960

Объем двигателя без наддува был уменьшен до 2,5 л, а объем автомобилей с наддувом был ограничен до 750 куб. Ни один конструктор не построил двигатель с наддувом к чемпионату мира. Indianapolis 500 продолжал использовать старые правила довоенных. Диапазон мощности был до 290 л.с. (216 кВт).

1961–1965

Представленная в 1961 году на фоне некоторой критики, новая формула с уменьшенным двигателем объемом 1,5 л взяла под контроль Формулу-1, так же как каждая команда и производитель перешли с передних на среднемоторные автомобили. Хотя изначально они были недостаточно мощными, через пять лет средняя мощность увеличилась почти на 50%, а время круга стало лучше, чем в 1960 году. Для международных гонок Formula была сохранена старая формула объемом 2,5 литра, но она не достигла большого успеха до появления. в серии Tasman Series в Австралии и Новой Зеландии в течение зимнего сезона, в результате чего автомобили объемом 1,5 л стали самыми быстрыми одноместными автомобилями в Европе за это время. Диапазон мощности составлял от 150 л.с. (112 кВт) до 225 л.с. (168 кВт).

1966–1986

В 1966 году, когда появились спортивные автомобили, способные обогнать болид Формулы 1 благодаря гораздо более крупным и мощным двигателям, FIA увеличила объем двигателя до 3,0 л атмосферного и 1,5 л сжатого двигателя. Хотя некоторые производители требовали двигателей большего размера, переход не был гладким, и 1966 был переходным годом, когда несколько новичков использовали 2,0-литровые версии двигателей BRM и Coventry-Climax V-8. Появление серийно выпускаемого Cosworth DFV в 1967 году позволило небольшим производителям присоединиться к серии с шасси собственной разработки. Компрессионные устройства были разрешены впервые с 1960 года, но только в 1977 году компания фактически имела финансирование и заинтересованность в их создании, когда Renault дебютировала со своим новым Gordini V-6 Turbo на Гран-при Великобритании в Сильверстоуне в том же году. . В 1980 году Renault доказала, что турбонаддув — это способ оставаться конкурентоспособным в Формуле-1 (особенно на высотных трассах, таких как Кьялами в Южной Африке и Интерлагос в Бразилии); Этот двигатель имел значительное преимущество в мощности по сравнению с двигателями Ford-Cosworth DFV , Ferrari и Alfa Romeo без наддува. Вслед за этим в 1981 году Ferrari представила свой совершенно новый двигатель с турбонаддувом. Вслед за этими разработками владелец Brabham Берни Экклстоун сумел заставить BMW с 1982 года производить для команды рядные четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом. А в 1983 году Alfa Romeo изготовила двигатель V-8 с турбонаддувом, и в том же году и в последующие годы Honda , Porsche (под маркой TAG ), Ford-Cosworth и другие более мелкие компании сделали двигатели с турбонаддувом, в основном V-6 с двойным турбонаддувом. . Чрезвычайно мощный рядный четырехцилиндровый двигатель BMW M12 / 13 с турбонаддувом , использовавшийся в 1983 году в очень успешном Brabham BT52 , который выиграл чемпионат водителей Нельсона Пике в этом году, выдавал около 1400–1500 л.с. (1040–1120 кВт) при максимальной мощности. более 5 бар наддува в квалификационной отделке, но был настроен на мощность от 850 до 900 л.с. (630–670 кВт) в гоночной спецификации. К середине 1985 года каждая соревнующаяся команда имела в своей машине двигатель с турбонаддувом. К 1986 году показатели мощности достигли беспрецедентного уровня: все двигатели достигли более 1000 л.с. (750 кВт) во время квалификации с неограниченным давлением турбонаддува; Это было особенно заметно на двигателях BMW на автомобилях Benetton, которые во время квалификации достигали около 1400 л.с. (1040 кВт) при давлении наддува 5,5 бар. Однако эти двигатели и коробки передач были очень ненадежными из-за огромной мощности двигателя и продержались всего около четырех кругов. В гонке ускорение турбонагнетателя было ограничено для обеспечения надежности двигателя; Но двигатели по-прежнему выдавали 850–1000 л.с. (630–750 кВт) во время гонки. Диапазон мощности с 1966 по 1986 год составлял от 285 л.с. (210 кВт) до 500 л.с. (370 кВт), с турбонаддувом от 500 л.с. (370 кВт) до 900 л.с. (670 кВт) в гоночной конфигурации, а в квалификации — до 1400 л.с. ( 1040 кВт). Следуя своему опыту в Индианаполисе, в 1971 году Lotus провела несколько неудачных экспериментов с турбиной Pratt & Whitney, установленной на шасси, которое также имело полный привод .

1987–1988

После преобладания турбонагнетателя принудительная индукция была разрешена в течение двух сезонов, прежде чем ее окончательно запретили. Правила FIA ограничивали давление наддува до 4 бар в квалификации 1987 г. для 1,5 л турбо; и позволил использовать формулу на 3,5 л больше. В эти сезоны по-прежнему преобладали двигатели с турбонаддувом: Honda RA167E V6 поставляла Нельсону Пике, выигравшему сезон Формулы-1 1987 года на Williams, также выигравшем чемпионат конструкторов, за ним последовал TAG -Porsche P01 V6 в McLaren, затем снова Honda с предыдущим RA166E для Lotus, затем Собственный двигатель Ferrari 033D V6.

Остальная часть энергосистемы была оснащена турбодвигателем Ford GBA V6 в Benetton с единственным безнаддувным двигателем, производным от DFV Ford-Cosworth DFZ 3,5 л V8 мощностью 575 л.с. (429 кВт) в Тиррелле , Лола , AGS , март. и Колони . Массивно-мощный рядный четырехцилиндровый BMW M12 / 13, установленный в Brabham BT55, наклонен почти горизонтально и в вертикальном положении под брендом Megatron в Arrows и Ligier , вырабатывая 900 л.с. (670 кВт) при 3,8 бар в гоночной версии в гоночной комплектации, и невероятные 1,400–1,500 л.с. (1 040–1120 кВт) при давлении 5,5 бар в квалификационной спецификации. Zakspeed строил свою собственную рядную четверку с турбонаддувом, Alfa Romeo должна была снабдить Ligiers рядным четырехцилиндровым двигателем, но сделка сорвалась после того, как были проведены первоначальные испытания. Alfa по-прежнему была представлена ​​своим старым 890T V8, используемым Osella , а Minardi был оснащен двигателем Motori Moderni V6.

В сезоне Формулы-1 1988 года снова доминировали двигатели с турбонаддувом, ограниченные до 2,5 бар, и Honda с ее RA168E с турбонаддувом V6 мощностью 640 л.с. (477 кВт) при 12500 об / мин в квалификации, на этот раз гонщики McLaren Айртон Сенна и Ален Прост выиграли все гран-при за исключением одного победителя Ferrari с его 033E V6 мощностью около 650 л.с. (485 кВт) при 12800 об / мин в квалификации. Сразу за ним Ford представил свой 3,5-литровый двигатель V8 DFR, производящий 620 л.с. (462 кВт) при 11000 об / мин для Benetton, а 640-сильный (477 кВт) Megatron-BMW M12 / 13 по- прежнему приводил в движение Arrows, опережая Lotus-Honda. Джадд представил свой 600-сильный (447 кВт) CV- 3,5-литровый V8 для March, Williams и Ligier, а остальная часть энергосистемы в основном использовала Ford Cosworth DFZ предыдущего года с мощностью 590 л.с. (440 кВт), за исключением Zakspeed с собственными 640 л.с. (477 кВт). ) двигатель и 700 л.с. (522 кВт) Alfa-Romeo V8 с турбонаддувом для Osella.

1989–1994

Турбокомпрессоры были запрещены в сезоне Формулы-1 1989 года , оставив только безнаддувную формулу объемом 3,5 л. Honda по-прежнему доминировала со своим RA109E 72 ° V10, выдававшим 685 л.с. (511 кВт) при 13 500 об / мин на автомобилях McLaren , что позволило Просту выиграть чемпионат перед своим товарищем по команде Сенной. Позади был Renault RS01 с двигателем Williams с двигателем V10 67 °, выдающим 650 л.с. (485 кВт) при 13 300 об / мин. Ferrari с его 035/5 65 ° V12, развивающим 660 л.с. (492 кВт) при 13000 об / мин. Сзади сеть питалась в основном от Ford Cosworth DFR V8 мощностью 620 л.с. (462 кВт) при 10750 об / мин, за исключением нескольких автомобилей Judd CV V8 в автомобилях Lotus, Brabham и EuroBrun , а также двух чудаков: 620 л.с. (460 кВт) Lamborghini 3512. 80 ° V12 с двигателем Lola и 560 л.с. (420 кВт) Yamaha OX88 75 ° V8 в автомобилях Zakspeed. Ford начал опробовать свой новый дизайн, 75 ° V8 HBA1 с Benetton.

1990 Формулы сезона вновь доминировали Honda в McLarens с 690 л.с. (515 кВт) @ 13500 оборотов в минуту RA100E подачи питания Айртон Сенна и Герхард Бергер впереди 680 л.с. (507 кВт) @ 12750 оборотов Ferrari Tipo 036 от Алена Проста и Найджела Мэнселл . Следом за ними лидировали Ford HBA4 для Benetton и Renault RS2 для Williams с 660 л.с. (492 кВт) при 12 800 об / мин, оснащенные двигателями Ford DFR и Judd CV . Исключение составляли Lamborghini 3512 в моделях Lola и Lotus, а также новый Judd EV 76 ° V8 мощностью 640 л.с. (477 кВт) при 12500 об / мин в автомобилях Leyton House и Brabham. Два новых претендентов были Life , которые построили для себя в F35 W12 с тремя цилиндрами четыре банки @ 60 °, и Subaru дает колоны 1235 плоско-12 от Motori Moderni

Honda по-прежнему лидировала в сезоне Формулы-1 1991 года на McLaren Сенны с 725–760 л.с. (541–567 кВт) при 13 500–14 500 об / мин 60 ° V12 RA121E , опережая Williams с двигателем Renault RS3 с мощностью 700 л.с. (520 кВт). @ 12500 об. / Мин. Ferrari отстала со своим Tipo 037 , новым 65-градусным двигателем V12, выдающим 710 л.с. (529 кВт) при 13 800 об / мин, также оснащенным Minardi , опережая Ford HBA4 / 5/6 на автомобилях Benetton и Jordan. Позже Тиррелл использовал предыдущую Honda RA109E, Джадд представил свой новый GV, а Dallara оставил предыдущий электромобиль Lotus, Yamaha передала свой 660 л.с. (492 кВт) OX99 70 ° V12 компании Brabham, двигатели Lamborghini использовались Modena и Ligier. Ilmor представил свой LH10 , двигатель V10 мощностью 680 л.с. (507 кВт) при 13000 об / мин, который в конечном итоге стал Mercedes с Leyton House, а Porsche поставил небольшой успешный V12 3512 для Footwork Arrows ; остальная часть поля была оснащена Ford DFR .

В 1992 году двигатели Renault стали доминирующими, особенно после ухода из спорта Honda в конце 1992 года. Двигатели Renault V10 объемом 3,5 л, которыми оснащена команда Williams F1, вырабатывали постоянную выходную мощность в диапазоне 750–830 л. С. 619 кВт; 760–842 л.с.) при 13000–14500 об / мин в конце эпохи безнаддувных двигателей объемом 3,5 л. Renault выигрывал последние три чемпионата мира подряд в эпоху формулы 3,5 л вместе с Williams (1992–1994).

К концу сезона 1994 года Ferrari 043 выдавал 820 л.с. (611 кВт) при 15 800 об / мин.

1995–2005

В эту эпоху использовалась формула 3,0 л с диапазоном мощности от 650 л.с. (485 кВт) до 965 л.с. (720 кВт), в зависимости от числа оборотов в минуту , и от восьми до двенадцати цилиндров. Renault был первым доминирующим поставщиком двигателей с 1995 по 1997 год, выиграв первые три чемпионата мира с Williams и Benetton в то время. В 1995 году выигравший чемпионат Benetton B195 выдавал мощность 675–740 л.с. (503,3–551,8 кВт), а победивший в чемпионате 1996 года Williams FW18 производил 700–750 л.с. (522,0–559,3 кВт) своего 3,0-литрового двигателя V10 . Победивший в чемпионате 1997 года FW19 производил около 760 л.с. (566,7 кВт) при 16000 об / мин от своего 3,0-литрового двигателя V10 Renault RS9 . Большинство автомобилей 1995–2000 годов давали постоянную мощность от 700 до 800 л.с. Большинство автомобилей Формулы-1 в течение сезона 1997 года с комфортом выдавали стабильную выходную мощность 740–760 л.с. (551,8–566,7 кВт) при 16 000 об / мин. С 1998 по 2000 годы именно сила Mercedes позволила Мика Хаккинену выиграть два чемпионата мира. McLaren MP4 / 14 1999 года производил 785-810 л.с. при 17000 об / мин. Ferrari постепенно улучшала свой двигатель. В 1996 году они перешли с традиционного двигателя V12 на более компактный и легкий двигатель V10. Они предпочли надежность мощности, изначально проиграв Mercedes с точки зрения полной мощности. Первый двигатель Ferrari V10, выпущенный в 1996 году, выдавал 715 л.с. (533 кВт) при 15 550 об / мин, по сравнению с их самым мощным двигателем V12 объемом 3,5 л (в 1994 г.), который выдавал 820 л.с. (611 кВт) при 15 800 об / мин, но больше по мощности. от их последнего 3,0-литрового V12 (в 1995 году), который производил 700 л.с. (522 кВт) при 17000 об / мин. На Гран-при Японии в 1998 году двигатель Ferrari 047D выдавал более 800 л.с. (600 кВт). С 2000 года им всегда хватало мощности и надежности.

BMW начала поставлять свои двигатели для Williams с 2000 года. В первом сезоне двигатель был очень надежным, хотя и немного уступал по мощности двигателям Ferrari и Mercedes. BMW E41 Приведено Williams FW22 произведено около 810 л.с. @ 17500 оборотов в минуту, в течение сезона 2000 года. BMW решительно пошла вперед с разработкой двигателя. P81 , используемый в течение сезона 2001 года, был в состоянии поразить 17,810 оборотов в минуту. К сожалению, надежность была большой проблемой из-за нескольких взрывов в течение сезона.

BMW P82 , двигатель, использовавшийся командой BMW WilliamsF1 в 2002 году, достиг максимальной скорости в 19 050 оборотов в минуту на своей последней стадии эволюции. Кроме того, это был первый двигатель эпохи 3,0-литрового двигателя V10, преодолевший рубеж 19 000 об / мин во время квалификации Гран-при Италии 2002 года . Двигатель BMW P83, использовавшийся в сезоне 2003 года, развивал впечатляющие 19 200 об / мин и преодолел отметку в 900 л.с. (670 кВт) при мощности около 940 л.с. и весил менее 200 фунтов (91 кг). Honda RA003E V10 также преодолела отметку в 900 л.с. (670 кВт) на Гран-при Канады 2003 года .

В 2005 году для двигателя V10 объемом 3,0 л было разрешено не более 5 клапанов на цилиндр. Кроме того, FIA ввела новые правила, ограничивающие каждый автомобиль одним двигателем на два уик-энда Гран-при, делая упор на повышение надежности. Несмотря на это, выходная мощность продолжала расти. Двигатели Mercedes в этом сезоне имели около 930 л.с. (690 кВт). Двигатели Renault, Toyota, Ferrari и BMW производили от 920 л.с. (690 кВт) до 950 л.с. (710 кВт) при 19000 об / мин. У Honda было около 965 л.с. (720 кВт).

2006–2013 гг.

В 2006 году двигатели должны были быть 90 ° V8 с максимальной емкостью 2,4 литра с диаметром цилиндра 98 мм (3,9 дюйма), что подразумевает ход поршня 39,8 мм (1,57 дюйма) при максимальном диаметре цилиндра. Двигатели должны иметь два впускных и два выпускных клапана на цилиндр, быть безнаддувными и иметь минимальный вес 95 кг (209 фунтов). Двигатели предыдущего года с ограничителем оборотов были разрешены в 2006 и 2007 годах для команд, которые не смогли приобрести двигатель V8, а Scuderia Toro Rosso использовала Cosworth V10, после того, как Red Bull захватила бывшую команду Minardi , не включив новые двигатели. . В сезоне 2006 года были зафиксированы самые высокие пределы оборотов в истории Формулы-1 — более 20 000 об / мин; до того, как в 2007 году для всех конкурентов был введен обязательный ограничитель оборотов на 19 000 об / мин. Cosworth смог достичь чуть более 20 000 об / мин со своим V8, а Renault — около 20 500 об / мин. Хонда сделала то же самое; правда, только на динамометрическом стенде.

Предварительное охлаждение воздуха перед его поступлением в цилиндры, впрыск любого вещества, кроме воздуха и топлива, в цилиндры, впускные и выпускные системы с изменяемой геометрией , а также регулируемые фазы газораспределения были запрещены. Каждый цилиндр мог иметь только одну топливную форсунку и одну свечу искрового зажигания . Отдельные пусковые устройства использовались для запуска двигателей в шахтах и ​​на сетке. Картер и блок цилиндров должны были быть из литых или деформируемых алюминиевых сплавов. Коленчатый вал и распределительные валы должны были быть из сплава железа , поршни — из алюминиевого сплава, а клапаны — из сплавов на основе железа , никеля , кобальта или титана . Эти ограничения были введены для снижения затрат на разработку двигателей.

Уменьшение мощности было разработано так, чтобы снизить мощность трехлитровых двигателей примерно на 20%, чтобы уменьшить увеличивающуюся скорость автомобилей Формулы-1. Несмотря на это, во многих случаях характеристики автомобиля улучшились. В 2006 году Toyota F1 объявила о выходе своего нового двигателя RVX-06 примерно 740 л.с. (552 кВт) при 18 000 об / мин , но реальные цифры, конечно, получить трудно. Большинство автомобилей этого периода (2006-2008 гг.) Выдавали обычную выходную мощность примерно 730-785 л.с. при 19 000 об / мин (более 20 000 об / мин в сезоне 2006 г. ).

Спецификация двигателя была заморожена в 2007 году, чтобы снизить затраты на разработку. Двигатели, которые использовались в Гран-при Японии 2006 года, использовались в сезонах 2007 и 2008 годов и были ограничены до 19 000 об / мин. В 2009 году ограничение было снижено до 18 000 об / мин, и каждому водителю разрешалось использовать максимум 8 двигателей в течение сезона. Любой гонщик, нуждающийся в дополнительном двигателе, получает 10 мест на стартовой решетке за первую гонку, в которой используется двигатель. Это увеличивает важность надежности, хотя эффект заметен только к концу сезона. Некоторые изменения конструкции, направленные на повышение надежности двигателя, могут быть выполнены с разрешения FIA. Это привело к тому, что некоторые производители двигателей, особенно Ferrari и Mercedes, использовали эту возможность, внося изменения в конструкцию, которые не только повышают надежность, но и, как побочный эффект, увеличивают выходную мощность двигателя. Поскольку двигатель Mercedes оказался самым мощным, FIA разрешила перенастройку двигателей, чтобы позволить другим производителям соответствовать мощности.

В 2009 году Honda покинула Формулу 1. Команду приобрел Росс Браун , создав Brawn GP и BGP 001 . Из-за отсутствия двигателя Honda Brawn GP переоборудовали двигатель Mercedes на шасси BGP 001. Команда с новым брендом выиграла чемпионат конструкторов и чемпионат пилотов у более известных и хорошо зарекомендовавших себя соперников Ferrari, McLaren-Mercedes и Renault.

Cosworth , отсутствовавший с сезона 2006 года , вернулся в 2010 году. Новые команды Lotus Racing , HRT и Virgin Racing , наряду с уже существующей Williams , использовали этот двигатель. В этом сезоне также отказались от двигателей BMW и Toyota , поскольку автомобильные компании вышли из Формулы-1 из-за экономического спада.

В 2009 году строителям было разрешено использовать системы рекуперации кинетической энергии (KERS), также называемые рекуперативными тормозами . Энергия может храниться либо в виде механической энергии (как в маховике), либо в виде электрической энергии (как в батарее или суперконденсаторе) с максимальной мощностью 81 л.с. (60 кВт; 82 л.с.). В какой-то момент сезона им пользовались четыре команды: Ferrari, Renault, BMW и McLaren.

Хотя KERS все еще был разрешен в Формуле-1 в сезоне 2010 года, все команды согласились не использовать его. KERS вернулся в сезон 2011 года, когда только три команды решили не использовать его. В сезоне 2012 года без KERS выступали только Marussia и HRT, а в 2013 году все команды на сетке имели KERS. С 2010 по 2013 год автомобили имеют обычную мощность 700–800 л.с., в среднем около 750 л.с. при 18 000 об / мин.

2014–2021 гг.

FIA объявила о замене 2,4-литровых двигателей V8 на 1,6-литровые двигатели V6 в сезоне 2014 года . Новые правила разрешают использование систем рекуперации кинетической и тепловой энергии . Принудительная индукция теперь разрешена, и вместо ограничения уровня наддува вводится ограничение расхода топлива на уровне 100 кг бензина в час максимум. Они звучали по-разному из-за нижнего предела оборотов (15 000 об / мин) и турбонагнетателя. Хотя нагнетатели разрешены, все конструкторы решили использовать турбо.

Новая формула позволяет использовать двигатели с турбонаддувом , которые последний раз появлялись в 1988 году . Их эффективность повышена за счет турбо-компаундирования за счет рекуперации энергии из выхлопных газов. Первоначальное предложение о четырехцилиндровых двигателях с турбонаддувом не приветствовалось гоночными командами, в частности Ferrari. Адриан Ньюи заявил во время Гран-при Европы 2011 года, что переход на двигатель V6 позволяет командам использовать двигатель в качестве напряженного элемента , в то время как для рядного 4-го двигателя потребуется пространственная рама. Был достигнут компромисс, разрешив вместо этого использовать двигатели с принудительной индукцией V6. Двигатели редко превышают 12 000 об / мин во время квалификации и гонки из-за новых ограничений расхода топлива.

Системы рекуперации энергии, такие как KERS, имели прирост 160 л.с. (120 кВт) и 2 мегаджоуля за круг. KERS был переименован в Motor Generator Unit – Kinetic ( MGU-K ). Также были разрешены системы рекуперации тепловой энергии под названием Motor Generator Unit – Heat ( MGU-H ).

Сезон 2015 года стал улучшением по сравнению с 2014 годом, добавив примерно 30–50 л.с. (20–40 кВт) большинству двигателей, из которых самый мощный двигатель Mercedes — 870 л.с. (649 кВт). В 2019 году заявленная мощность двигателя Renault в квалификационных условиях составляла 1000 л.с.

Из предыдущих производителей только Mercedes, Ferrari и Renault производили двигатели по новой формуле в 2014 году, тогда как Cosworth прекратил поставки двигателей. Honda вернулась в 2015 году со своим собственным двигателем, в то время как McLaren использовала мощность Honda, заменив мощность Mercedes в 2014 году. В 2019 году Red Bull перешла с двигателя Renault на двигатель Honda. Honda поставляет как Red Bull, так и AlphaTauri. Компания Honda должна выйти из числа поставщиков силовых агрегатов в конце 2021 года .

2022 год и далее

В 2017 году FIA начала переговоры с существующими конструкторами и потенциальными новыми производителями по следующему поколению двигателей с предполагаемой датой ввода в эксплуатацию в 2021 году, но отложенной до 2022 года . Первоначальное предложение было разработано, чтобы упростить конструкцию двигателей, сократить расходы, продвигать новые модели и устранить критику в адрес двигателей поколения 2014 года. Он призвал сохранить 1,6-литровую конфигурацию V6, но отказался от сложной системы Motor Generator Unit – Heat ( MGU-H ). Генератор двигателя Блок-Kinetic ( МГУ-K ) будет более мощным, с большим акцентом на развертывании водителя и более гибкого внедрения для обеспечения тактического использования. Предложение также призывало к введению стандартизованных компонентов и конструктивных параметров, чтобы компоненты, производимые всеми производителями, были совместимы друг с другом в системе, получившей название «включай и работай». Было также внесено еще одно предложение о разрешении полноприводных автомобилей с приводом передней оси от блока MGU-K — в отличие от традиционного карданного вала — который функционировал независимо от MGU-K, обеспечивающего мощность на заднюю ось, отражая система, разработанная Porsche для спортивного автомобиля 919 Hybrid .

Развитие спецификации двигателя

Текущие технические характеристики двигателя

Сжигание, строительство, эксплуатация, мощность, топливо и смазка

• Производители : Mercedes , Renault , Ferrari и Honda.
• Тип : гибридный с промежуточным охлаждением
• Такт двигателя сгорания : четырехтактный поршневой цикл Отто
• Конфигурация : одинарный гибридный двигатель V6 стурбонаддувом
• Угол V : угол цилиндра 90 °
• Объем : 1,6 л (98 куб. Дюймов )
• Диаметр цилиндра : Максимум 80 мм (3.15 в )
• Ход : 53 мм (2.09 в )
• Клапанный : DOHC , 24 клапана (четыре клапана на цилиндр)
• Топливо : неэтилированный бензин с октановым числом 98–102 + биотопливо 5,75%.
• Подача топлива : бензин с прямым впрыском
• Давление впрыска топлива : 500 бар (7252 фунт / кв. Дюйм ; 493 атм ; 375031 торр ; 50000 кПа ; 14765 дюймов ртутного столба )
• Расход ограничителя массового расхода топлива : 100 кг / ч (220 фунтов / ч) (-40%)
• Диапазонрасходатоплива : 6 миль на галлон_{— США} (39,20 л / 100 км )
• Аспирация : с одинарным турбонаддувом
• Выходная мощность : 875–1000 + 160 л.с. (652–746 + 119 кВт ) при 10 500 об / мин
• Крутящий момент : прибл. 600–650 Нм (443–479 ft⋅lb )
• Смазка : Сухой картер
• Максимальные обороты : 15000 об / мин
• Управление двигателем : McLaren TAG-320
• Максимум. скорость : 370 км / ч (230 миль / ч ) (Монца, Баку и Мексика); 340 км / ч (211 миль / ч ) нормальные гусеницы
• Охлаждение : один механический водяной насос, питающий систему охлаждения с одной передней стороны
• Зажигание : индуктивное с высокой энергией
• Запрещенные материалы для двигателей : сплавы на основе магния, композиты с металлической матрицей (MMC), интерметаллические материалы, сплавы, содержащие более 5% по весу платины, рутения, иридия или рения, сплавы на основе меди, содержащие более 2,75% бериллия, любые другие сплавы. класс, содержащий более 0,25% бериллия, сплавы и керамика на основе вольфрама, а также композиты с керамической матрицей

Принудительная индукция и двухпозиционный

• Поставщики турбокомпрессоров : Garrett Motion ( Ferrari ), IHI Corporation ( Honda ), Mercedes AMG HPP ( собственный Mercedes ) и Pankl Turbosystems GmbH ( Renault ).
• Вес турбокомпрессора : 8 кг (18 фунтов ) в зависимости от используемого корпуса турбины
• Ограничение оборотов турбокомпрессора : 125000 об / мин
• Нагнетание давления : одноступенчатый компрессор и выхлопная турбина, общий вал
• Давление на уровне турбонаддува : не ограничено, но обычно обычно от 4,0 до 5,0 бар (от 58,02 до 72,52 фунтов на кв. Дюйм ; от 3,95 до 4,93 атм ; от 3000,25 до 3750,31 торр ; от 400,00 до 500,00 кПа ; от 118,12 до 147,65 дюймов ртутного столба ) абсолютное
• Wastegate : максимум два, с электронным или пневматическим управлением

Системы ERS

• MGU-K RPM : макс. 50 000 об / мин
• Мощность МГУ-К : Макс.120 кВт
• Энергия, извлекаемая MGU-K : не более 2 МДж / круг
• Энергия, выделяемая MGU-K : не более 4 МДж / круг
• MGU-H RPM :> 100000 об / мин
• Энергия, восстанавливаемая MGU-H : Неограниченная (> 2 МДж / круг)

Записи

Цифры верны по состоянию на Гран-при Абу-Даби 2020 года

Жирным шрифтом выделены производители двигателей, которые участвовали в Формуле-1 в сезоне 2020 года.

Гран-при чемпионата мира выиграл производитель двигателей

^ * Построен Cosworth

^ ** Построен Ilmor в период с 1997 по 2005 год.

^ **** Indianapolis 500 был частью чемпионата мира Водителей с 1950 по 1960 .

Наибольшее количество побед за сезон

По номеру

По проценту

* Только Альберто Аскари участвовал в гонке « Индианаполис 500» 1952 года на Ferrari.
** Alfa Romeo не участвовала в гонках Indianapolis 500 1950 года .

Formula 1

Характеристики авто Formula 1

Параметры болидов формулы один, их размеры и массы контролируется техническим регламентом, цель этой статьи описать различные конструкции, технологии, цены и детали используемые в болидах формулы один.

Как работает чудо-мотор «Формулы-1»

Технический прогресс в гонках полностью уничтожил романтические мечты о «гаражных» командах и создании революционных болидов гениальными энтузиастами без кучи магистерских степеней в резюме. Теперь даже бедные конюшни обладают бюджетом от 100 миллионов долларов и открывают отделы инженерных разработок на несколько десятков человек.

Моторные департаменты «Феррари», «Рено» и «Мерседеса» превратились в огромных технологических монстров. Немецкие производители уже продвинули индустрию вперед, недавно объявив о скором достижении мощности в 1000 л.с. и установке нового рекорда тепловой эффективности на уровне более 50% (у обычных легковых автомобилей — 25-30%).

Актуальная силовая установка состоит из нескольких составляющих частей:

1. – двигатель внутреннего сгорания;
2. – турбина (с компрессором и нагнетателем, конечно);
3. – две системы рекуперации энергии MGU-K и MGU-H;
4. – блок контролирующей электроники;
5. – батарея.

Турбину — неспроста вернули в «Формулу-1» после двадцатилетнего запрета: в 2014 году вместе с новым регламентом силовых установок начал действовать и лимит на расход топлива в 100 кг на гонку. Он означал снижение количества сжигаемого горючего в цилиндре двигателя и, соответственно, уменьшение мощности и скорости. Чтобы не допустить замедления болидов, командам снова позволили компенсировать снижение используемого объема топлива повышением плотности смеси с помощью турбонаддува.

Блок MGU-K или рекуператор кинетической энергии разрешили к использованию еще в 2009 году (тогда он назывался KERS). Он подключается к тормозной системе болида, активируется при нажатии соответствующей педали и переводит энергию вращения колес в электрическую, заряжая ею батареи. Затем пилот использует заряд для разгона — вот только вплоть до 2014 года технология не отличалась особой эффективностью. Регламент как раз и пересмотрели к 2014 году специально для повышения роли гибридных систем в силовых установках.

Тогда же ввели использование еще одного рекуперирующего блока — MGU-H. Он работает уже не с кинетической энергией, а с потоком выхлопных газов, чье тепло и преображает в электричество. Эту систему можно назвать ключевой для современных болидов, ведь двигатели внутреннего сгорания практически достигли потолка развития. Грамотное использование гибридной составляющей дает 20-30 дополнительных км/ч на прямой и позволяет экономить топливо при разгоне на низких передачах.

В то же время на рекуператор тепловой энергии выпадает большая постоянная нагрузка — и успех силовой установки напрямую зависит от разработки эффективного охлаждения. Именно со сложной конструкцией и связаны почти все проблемы мотористов современной «Формулы-1». «Хонда» сперва два сезона мучилась с перегревом из-за неправильного расположения рекуператора относительно двигателя внутреннего сгорания, а теперь не может нащупать оптимальную схему распределения полученной энергии по фазам разгона на прямых. «Рено» в свою очередь перестаралась в попытках догнать «Мерседес» по скорости и запорола надежность блока: в результате в последних трех Гран-при машины с французским двигателем сошли семь раз.

Общие технические характеристики болида формулы один:
(даные для сравнения, так как они у всех болидов разные и постоянно меняются, хотя и не значительно).

Разгон с места до 100км/ч 1.7 сек.
Разгон с места до 200км/ч 3.8 сек.

Разгон с места до 300км/ч 8.6 сек.
Максимальная скорость около 340 км/ч
Торможение со 100км/ч 1.4 сек и 17 метров дистанции.
Торможение с 200 км/ч 2.9 сек и 55 метров дистанции.
Торможение с 300 км/ч 4 сек
Перегрузка пилота при торможении около 5G.
Прижимная сила равная весу болида достигается на скорости около 180 км/ч.
Максимальная прижимная сила (настройка максимум) при 300+ км/ч около 3000 кг.

Главной особенностью болида формулы один несомненно является наличие огромной прижимной силы. Именно она позволяет проходить повороты на скоростях, недостижимых любым другим спортивным автомобилям. Здесь есть один интересный момент: многие повороты пилотам просто необходимо проходить на очень высокой скорости, когда прижимная сила позволяет держать болид на трассе, если же скорость сбросить, то можно вылететь с трассы так как прижимная сила будет недостаточна!

Прижимную силу создает набор аэродинамических элементов таких как: заднее антикрыло, переднее антикрыло, диффузор, итд. Переднее антикрыло, состоит из углеродного волокна и создает прижимную силу до 25% от всего болида формулы один.

Заднее антикрыло при собственном весе около 7 кг создает до 1000кг прижимной силы на высокой скорости, это около 35% всей прижимной силы болида F1.

В разные времена на болидах формулы один использовался различный объем двигателя, присутствовал и отсутствовал наддув, ограничения по оборотам и масса других ограничений, объединяло их лишь одно, огромная мощность до 1500 л/с на больших оборотах, до 22500 об/мин. В последнее время регламент поддерживает, путем различных ограничений, максимальную мощность около 850 л.с и обороты порядка 19500 об/мин.

Параметры одного из двигателей формулы один:

Диаметр цилиндра 98 мм
Ход поршня 39.77 мм
Объем 2400 см3
Длина шатуна 102 мм
Диам. цилиндра / Ход поршня
2.46
Литровая мощность 314.6 лс/л
Максимальный крутящий момент 290 Nm при 17000 об/мин
Ср. скорость поршня 22.5 м/с
Ускорение поршней около 9000G на 19000 об/мин
Давление в форсунках около 100 бар
Макс. мощность 755 л.с 19250 об/мин

Массы некоторых деталей двигателя и параметры

• Поршень 220 г
• Кольца в комплекте 9 г
• Поршневой палец в сборе 66 г
• Шатун 285 г
• Сам двигатель весит 95 кг

• Ср. эффективное давление в камере сгорания при Макс. моменте 15.18 bar
• Ср. эффективное давление в камере сгорания при Макс. мощности 14.63 bar

• Максимальная нагрузка на поршневой палец 3133 кг.
• Максимальная нагрузка на постель коленвала 6045 кг.

Выхлопная система

Каждой команде формулы один необходим некоторый запас различных коллекторов выпускной системы для перенастройки двигателя под различные трассы.

Почему новыми технологиями все недовольны?

Как ни странно, современные гибридные двигатели с первого же сезона попали в тайфун критики. Среди негодующих оказались и фанаты, и команды, и гонщики, и производители — каждый напирал на что-то свое.

Но на самом деле всех раздражают не совсем двигатели, а доминирование «Мерседеса», основанное на преимуществе в силовых установках. Немцы произвели лучшие агрегаты еще в 2014 году и заслуженно побеждали четыре сезона подряд — из-за сложной конструкции моторов (и MGU-H в том числе) у конкурентов никак не получается ликвидировать отставание от лидера.

Трансмиссия

В машинах Формулы 1 использование автоматических коробок запрещено
Используются полуавтоматические последовательные коробки передач
Имеется 7 передних и 1 задняя передача
Пилот переключает передачу за 1/100 секунды
Стоимость одной семискоростной полуавтоматической коробки передач свыше 130 000$. Рассчитана на пробег 6000 км. На сезон хватает 10 коробок, включая тесты. В комплект входит несколько комплектов шестеренок .

Коробка передач болида формулы один самым непосредственным образом соединена со сцеплением, выполненым из карбона. Сцепления выпускают две компании, AP racing и Sachs, которые создают их таким образом, что они могут выдерживать температуры близкие к 500 градусам. Сцепления являются электрогидравлическими элементами и имеют вес от 1.5кг. Каждое переключение скорости выполняется за 20-40 милисекуд и регулируется компьютером. Пилоты болидов не пользуются сцеплением вручную, теряя тем самым время и позволяя двигателю совершать холостые обороты (как это в обычных машинах, без автоматической коробки передач), а просто нажимают рычажок за рулем, для перехода к следующей скорости, сам же процесс полностью лежит на компьютере. Коробки передач
создаются так, чтобы механики могли легко менять настройки. Так полная перестройка передаточных чисел коробки передач занимает около 40 минут в боксах.

Шины и диски

Диски весят около 4 килограмм и сделаны из магниевого сплава, каждый стоит около 10000 $
Дорожный размер передних шин: 245/55R13;
Диаметр передних: 655 мм;
Ширина передних: 325 мм;
Дорожный размер задних шин: 325/45R13;
Диаметр задних: 655 мм;
Ширина задних: 375 мм;
Рабочая температура около 130 градусов
Стоимость одной шины около 800$
На сезон нужно 720 штук.

Тормоза болида формулы 1

Диски тормозов уже многие годы изготовляют из углеродного волокна, на производство одного диска может затрачиваться до 5 месяцев.
Температурный режим до 1000 с цельсия
Вес 1.4 кг.
При всех достоинствах тормозов из углеродного волокна, в последнее время все чаще применяют керамические тормозные диски, имеющие лучшие характеристики как торможения, стабильности при нагреве, так и долговечности. Современные керамические тормозные диски команды Ferrari, за одну гонку теряют 1 мм своей толщины. В то время как ранее при использовании других материалов износ составлял 4 и более мм!

Рычаги передней подвески:

Изготовлены из титана и углепластика.

Топливный бак:

Изготавливается из прорезиненной ткани, подкрепленной кевларом
Имеет объем свыше 200 литров
Расход топлива – 75 л/100 км

Монокок это основа болида F1, на которую крепятся все его части и детали. При сотрясениях, при авариях он должен обеспечить пилоту полную безопасность, но в то же время весить приблизительно 35кг. Как и большинство частей болида F1 монокок сделан из карбона и как и большинство деталей стоит недешево 115000$

Сиденье пилота:

Выполняется по индивидуальным меркам гонщика из углеволокна.

Руль болида формулы один совмещает в себе приборную панель (дисплей по центру), органы управления, также позволяет изменять многие настройки болида прямо по ходу движения. Выполнен из углеродного волокна, для каждого пилота индивидуально по анатомическому строению.

История побед в гонках Формула-1

Формула 1, сезон 2020: Предстоящие события

Победители этапов Формула-1 2020:

1. Формула 1 2020 Гран При Австрии

2. Формула 1 2020 Гран При Штирии

3. Формула 1 2020 Гран При Венгрии

4. Формула 1 2020 ГП Великобритании

5. Формула 1 2020 Гран При по случаю 70-летия Формулы 1

6. Формула 1 2020 Гран При Испании

7. Формула 1 2020 Гран При Бельгии

8. Формула 1 2020 Гран При Италии

9. Формула 1 2020 Гран При Тосканы

10. Формула 1 2020 Гран При России

11. Формула 1 2020 Гран При Айфеля

Чемпионы Формулы-1

«Формула-1» ( FIA Formula One World Championship) — чемпионат мира по кольцевым автогонкам на автомобилях с открытыми колёсами.

Чемпионат мира Формулы-1 проводится каждый год и состоит из отдельных этапов (имеющих статус Гран-при). В конце года выявляется победитель чемпионата. В Формуле-1 соревнуются как отдельные пилоты, так и команды. Пилоты соревнуются за титул чемпиона мира, а команды — за Кубок конструкторов.

Корни Формулы-1 лежат в чемпионате Европы по автогонкам Гран-при, который проводился в 1920-е и 1930-е годы. Организации, участвующие в Гран-при, сформулировали первый регламент проведения чемпионата мира перед Второй мировой войной и запланировали его введение в действие на 1941 год, но вплоть до 1946 года эти правила не были формализованы окончательно. В 1946 году недавно образованная ФИА представила правила так называемой «Формулы-1», которые вступали в действие с 1947 года. Технический регламент основывался на нескольких идеях: немецкие гонщики были на 10 лет исключены из гонок ввиду поражения Германии, но это не касалось итальянцев, так как капитуляция в 1943 году и участие итальянцев в борьбе с Третьим Рейхом сняло многие обвинения со страны. Перед войной, в попытке хоть как-то взять верх в борьбе с немецкими машинами, автоклуб Италии провел Гран-При Триполи по правилам «младшей формулы» или voiturette, ограничивающим рабочий объём двигателя цифрой 1,5 л. И хотя это не спасло итальянцев от разгрома, после войны именно эти машины были взяты за образец при подготовке регламента Формулы-1. Кроме того, были допущены старые французские машины Гран-При с безнаддувными двигателями 4,5 л, неспособные конкурировать с современными им немецкими машинами. Вместе с тем, ещё в том же году организаторы трёх Гран-при провели гонки по регламенту «Формулы-1». В 1948 году к «Формуле-1» добавился класс «Формулы-2». Ещё более младший класс «Формула-3» был введён в 1950 году. По первоначальной схеме предполагалось, что класс «Формула-1» предназначался исключительно для проведения мирового первенства, класс «Формула-2» — для проведения первенства континента, «Формула-3» — для национальных чемпионатов и так далее.

В 1950 году ФИА было решено занести результаты отдельных гонок в классе «Формула-1» в общий протокол чемпионата мира. Первый такой Гран-при прошёл на английской земле на автодроме Сильверстоун. До 1958 года чемпионат мира был исключительно личным, затем очки стали начисляться и конструкторам болидов (так называемый Кубок конструкторов).

Не следует, однако полностью отождествлять класс «Формула-1» и чемпионат мира ФИА. Зачастую в мире проводилось на порядок больше крупных гонок (в том числе и в наивысшем гоночном классе), нежели входило в чемпионат мира. Немногие гонщики выбирали для участия исключительно этапы чемпионата мира: они принимали участие в самых разных гонках, в том числе и необязательно на машинах с открытыми колёсами. Автомобили Формулы-1 выступали не только в чемпионате мира, но и в других, внезачетных гонках, как правило, имевших самостоятельный статус. Так, из 22 гонок, проведённых в 1950 году с участием автомобилей Формулы-1, только 5 шли в зачёт чемпионата мира. Кроме чемпионата мира автомобили Формулы-1 применялись также в южноафриканском чемпионате Формулы-1 (1960—1975) и британском чемпионате Формулы-1 (1977—1980, 1982).

В то же время и сам чемпионат мира не всегда проводился по правилам Формулы-1. Так, входившая в зачёт чемпионата американская гонка Инди-500 проходила по собственному регламенту, на машинах, именуемых «индикарами». Когда в 1951 году ФИСА объявила новые правила Формулы-1, вступающие с 1954 года, никто не хотел готовить автомобиль на сезоны 1952—1953 годов по старым правилам, и, из-за отсутствия достаточного числа участников, чемпионат мира был проведён по правилам Формулы 2.

Ситуация полностью изменилась в начале 1980-х годов, когда после «войны FISA-FOCA» был принят Договор Согласия. С этого момента гонки в классе «Формула-1» проходят только в рамках чемпионата мира. Фактически исчезло само понятие класса «Формула-1» и появилась гоночная серия Формула-1, коммерческие права на которую отделены от спортивных, относящихся к ведению ФИА.

Как будут работать новые двигатели Ф1

Переход Формулы 1 на ‘экологичные’ турбодвигатели V6 станет ключевым элементом глобального технического перевооружения спорта в 2014-м году. Крэг Скарборо углубляется в особенности вопроса

Формула 1 подошла к переломному моменту. Новации затронут каждую область машины, но ничто не претерпит таких глобальных изменений, как двигатели.

На протяжении последних десятилетий новации в области моторов никогда ещё не требовали столь глобальных перемен, которые, вдобавок, требовалось бы осуществить одним махом. Стремление FIA к относительно экономичным, но одновременно мощным двигателям вылилось в переход Формулы 1 на турбированные агрегаты объёмом 1,6 литра.

Можно не сомневаться, что в сезоне-2014, самым важным – и почти наверняка даже определяющим – фактором станут именно технологии двигателестроения.

ПРЕДПОСЫЛКИ

На протяжении десятилетий регламент на моторы оставался практически неизменным. Появившись в 1960-х, трёхлитровые двигатели Формулы 1 сначала уступили турбомоторам, затем чемпионат вернулся к «атмосферникам» – сначала объёмом 3,5 литра, после вновь трёхлитровым, а затем уже к современным 2.4. несмотря на «турбофлирт», а также движение последних лет в сторону фиксированных комбинаций, базовая структура моторов ни разу не претерпевала качественным изменений.

Турбины в Ф1 появились с лёгкой руки Renault в 1977 году Фото: LAT

Благодаря относительной стабильности регламента, частота вращения коленвала атмосферных двигателей достигла отметки 20000 в минуту, а мощность – 1000 л.с. Когда в 2006-м чемпионат оказался перед лицом финансовых проблем, было решено «заморозить» спецификацию моторов.

Прошлый год Формула 1 закончила с 2,4-литровыми V8, способными раскручиваться до 18000 оборотов в минуту и выдавать на-гора до 780 л.с. Благодаря запрету на доработку двигатели стали чрезвычайно надёжными.

В результате затраты поставщиков значительно снизились – у них больше не было необходимости развивать технологии и строить большое количество моторов на сезон. Несмотря на потерю Honda, BMW и Toyota, Формуле 1 удалось подойти к концу сезона-2013 с четырьмя поставщиками.

На протяжении какого-то времени в FIA оценивали несколько вариантов конфигурации двигателей. К выбору именно такой спецификации привел ряд соображений, однако решающий вес в принятии окончательного решения сыграла пресловутая «экологичность». В итоге мы увидим более компактные и эффективные моторы, способные обеспечивать ту же мощность, что и их предшественники в 2013 году.

В процессе обсуждения первоначальная идея о 1,6-литровых рядных «четвёрках» эволюционировала к варианту V6. Такое решение оказалось на руку Ferrari и Mercedes, которые боялись, что изначальная концепция негативно скажется на маркетинговых программах реализации дорожных автомобилей. Кроме того, в плане спецификации двигателей новая формула оказалась довольно близка к требованиям марафонского чемпионата мира WEC в классе LMP1.

Первая же редакция регламента 2014-го однозначно дала понять, что новые двигатели будут радикально отличаться от прежних «восьмёрок»: объём 1,6 литра, турбонагнетатель с неограниченным давлением наддува, планка предельных оборотов на уровне 15 тысяч и жёстко лимитированный расход топлива.

Дальнейшая корректировка правил привела к тому, что все вышеуказанные параметры претерпели изменения, а также появился пункт об использовании лишь пяти моторов по ходу сезона. Эти далеко идущие изменения требуют разработки абсолютно нового двигателя – или «энергоблока», как его называют в регламенте за мощную систему рекуперации энергии.

АРХИТЕКТУРА ДВИГАТЕЛЯ

Исторически у производителей двигателей для Формулы 1 была определённая свобода в плане выбора количества цилиндров, угла развала блоков и размеров поршня в пределах установленного максимального объема.

В начале 2000-х началась активная борьба моторостроителей – война технологий привела к тому, что силовые агрегаты становились всё меньше, легче, достигали более высоких оборотов. Однако в FIA начали одно за другим вводить ограничения, и с каждой последующей редакцией правил они становились всё более жёсткими.

Из-за того, что основные решения в архитектуре двигателей уже прописаны, командам придётся действовать в их рамках. Как уже упоминалось, мотор должен быть шестицилиндровым с V-образным размещением блоков при угле развала в 90 градусов. Диаметр цилиндров составляет 80 мм, ход поршня также фиксирован.

Двигатели V12 исчезли из Больших Призов после 1994 года Фото: LAT

Таким образом, производители моментально сталкиваются с трудными задачами. Предыдущий диаметр цилиндров в 98 мм достался Формуле 1 по наследству ещё от эры V10, эта норма осталась в силе и при переходе к восьмицилиндровым двигателям. Таким образом, уменьшение размера потребует ряда абсолютно новых разработок для всех тестовых стендов.

Меньшие поршни также потребуют, чтобы клапаны сильнее выступали в камеру сгорания, что, наряду с возросшей температурой в ней, приводит к необходимости использования более компактных свечей зажигания.

Проблемой могут стать более высокие температура и давление. Система масляного охлаждения поршней – та область, которой придётся уделить пристальное внимание. Вполне вероятно, что для повышения надёжности поршней их вновь будут изготавливать из стали, а не алюминия.

Правила также определяют геометрические размеры той области машины, куда должен быть установлен двигатель, вплоть до конкретных точек крепления блока – данный пункты в теории призваны предотвратить создание командами слишком компактных установок, а также облегчить процесс замены мотора.

Из этого следует, что теоретически возможны любые комбинации шасси и двигателей. Команды наверняка смогут смонтировать новый мотор на свою машину и прикрепить к нему коробку передач, однако всё же необходимо будет провести ряд доработок и изменений, чтобы подготовить машину к установке другого двигателя.

В правилах прописан максимальный вес мотора, он составляет 145 килограмм, что намного больше прошлогодней нормы в 95 кг, поскольку в эту величину входит и система рекуперации энергии. Именно поэтому команды так желают видеть в своём составе лёгких пилотов, чтобы иметь возможность «играть» развесовкой по осям в своих интересах.

Регламентом также определено положение центра тяжести двигателя – чтобы команды не тратили существенные суммы средств на поиск решений по его понижению с целью получения преимущества.

Центр тяжести выше на 35 мм по сравнению с прошлогодним показателем до 200 мм, но это объясняется более высокой осью вращения коленчатого вала – она расположена на 32 мм выше, чем прежде, что также сказалось на конструкции сцепления и коробки передач.

ТУРБИНА

Возвращение турбокомпрессоров в Формулу 1 позволит новым «малолитражным» двигателям соответствовать по мощности своим атмосферным предшественникам.

Турбины формально разрешено было использовать еще с 1950 года, но фактически они появились в Формуле 1 благодаря Renault в 1977-м – и использовались множеством производителей вплоть до запрета в 1988-м году. В то время классические трёхлитровые Cosworth V8 и оппозитные 12-ти цилиндровые двигатели Ferrari проигрывали 1,5-литровым турбомоторам соперников.

Хороший двигатель Формулы 1 до начала «турбоэры» выдавал 550 лошадиных сил, но в период наддувных силовых агрегатов и свободы в использовании топлива этот показатель достигал 1500 лошадиных сил!

Возвращение Формулы 1 к использованию турбин не будет означать, что мы вновь увидим необузданную мощность и вырывающееся из выхлопных трубы пламя, как это было в 80-х. Вместо этого – в рамках озвученного тренда к использованию технологий для дорожных автомобилей – наддув станет меньшим, исчезнет «турбояма» [задержка отклика мотора], а уровень расхода топлива заметно сократится.

В 1980-е турбомоторы выдавали больше 1000 л.с. Фото: LAT

Параметры нагнетателя также строго регламентированы: допускается наличие одной турбины с изменяемой геометрией.

Система должна быть размещена параллельно продольной оси автомобиля и использовать энергию отработанных газов на выходе из блоков цилиндров.

Невозможно будет использовать выхлопные газы внутри V-образного блока – такой подход имеет место в суперкарах Audi в классе LMP, а также применялся командой Ferrari на заре турбоэры.

Хотя применение байпасных клапанов турбины и разрешено, абсолютно все выхлопные газы должны выходить через единую выхлопную трубу. В силу оговоренного расположения выхлопной трубы и количества энергии, которую будет получать турбина от отработанных газов, использование выхлопа в аэродинамических целях будет строго ограничено.

Не считая ранних турбомоторов Renault, в Формуле 1 так и не нашла применения идея с использованием одной турбины, размещённой по центральной оси – мы привыкли видеть, что воздух поступает через специальные «перископные» воздуховоды на боковых понтонах.

В спецификации 2014-го года турбина должна быть размещена прямо за двигателем, потому сверху осталось свободное пространство для воздуховода, начинающегося за головой пилота. Потому внешне машины будут выглядеть практически так же.

Однако забор воздуха никак не регулируется, так что команды могут найти другие места для размещения отверстий. Единственное условие – они не должны располагаться ближе 20 см от поверхности земли.

Благодаря отсутствию ограничений в этой сфере, перед командами открываются разнообразные аэродинамические возможности, чтобы избежать использования излишне большого воздухозаборника над головой пилота, а также использовать в аэродинамических целях негативное давление, возникающее сразу позади заборного отверстия.

Турбина потребует мощной системы охлаждения. В ней самой для этого используется масло, но также необходимо будет снизить температуру воздуха, проходящего через турбину перед подачей его в двигатель. Таким образом, большую часть пространства в одном из боковых понтонов займёт большой интеркулер (система промежуточного охлаждения).

Команды будут стремиться к минимизации длины воздуховодов, по которым поток направляется от турбины через интеркулер к мотору, чтобы снизить показатель задержки (турбо-лага). К счастью, общая теплоотдача не будет превышать прошлогодних показателей, так что традиционные масляный и водяной радиаторы получится разместить в одной боковине, освобождая место для интеркулера в другой.

ОГРАНИЧЕНИЯ ПО производительности топливной системы

Первоначальная идея возврата в Формулу 1 турбо-технологий без ограничения давления наддува звучала как начало очередной гонки технологических вооружений в стремлении производить моторы с высочайшей степенью наддува и огромной мощностью на выходе. Но озабоченность Формулы 1 «зелёным» имиджем перечеркнула такой вариант развития событий путём введения ограничения расхода топлива.

В FIA приняли довольно мудрое решение в данном вопросе: двигатель на оборотах свыше 10500 в минуту не может потреблять больше 100 кг топлива в час.

Топливная эффективность станет важным фактором Фото: LAT

На менее нагруженных режимах расход уменьшается пропорционально оборотам. Фактически получается, что именно на 10500 оборотах в минуту будет достигаться максимальная мощность: расти дальше ей помешает ограничение на расход топлива – к тому же, на максимальных 15000 об/мин начнет негативно проявлять себя сила трения.

Двигатели окажутся наиболее эффективными на подступах к отметке в 10500 оборотов в минуту, а значит, свыше этого показателя коленвал будет раскручиваться лишь в квалификации в конце длинных прямых, да и то в силу фиксированных передаточных чисел.

Во избежание потери мощности из-за ограничения расхода топлива FIA впервые разрешила использовать систему прямого впрыска. В моторах предыдущих поколений использовался непрямой впрыск – топливо распылялось при помощи форсунок, установленных над впускными патрубками. Теперь топливо будет впрыскивается непосредственно в камеру сгорания при высоком давлении. FIA ограничила его величину на уровне 500 бар для предотвращения разработки дорогостоящих насосов высокого давления.

Финальный пункт раздела правил, касающегося топлива, говорит об использовании датчика, контролирующего максимальный расход. Это ультразвуковое устройство было создано компанией Gill Sensors. Преимущество датчика состоит в том, что он никак не сказывается на течении топлива. Расход будет контролироваться электронным блоком с целью не допустить повышенного уровня потребления топлива двигателем.

ЧТО МЫ ПОЛУЧИМ НА ПРАКТИКЕ

Большинство поклонников Формулы 1 переживают по поводу звука новых двигателей. Меньший объём, турбина и заметно более низкие обороты – всё это является прямой антитезой эпохе V10/V8, потому вызывает опасения, что моторы будут слишком тихими, имеющими «не то» звучание.

Те, кто помнят предыдущую турбо-эру 80-х, знают: тогда двигатели были ещё меньше в объеме (1,5 литра), имели меньшую турбину и раскручивались до более низких оборотов. Я бывал на Гран При в тот период, и могу смело утверждать, что моторы тогда звучали громко и интересно. Конечно, всегда найдутся недоброжелатели, но дискуссии по поводу звучания смолкнут вскоре после старта сезона.

Еще одно воспоминание из 80-х годов: в случае схода пилота из-за отказа двигателя болельщики могли наблюдать языки пламени из полыхающего мотора. Не думаю, что в 2014 году мы станем свидетелями таких зрелищных пожаров, но слишком уж долгим получился период невероятной надёжности восьмицилиндровых «атмосферных» двигателей, ставший следствием «заморозки» регламента.

Команды и пилоты в наши дни попросту не привыкли к отказам техники или провалам в чемпионате из-за проблем с надёжностью. Титул в следующем сезоне вполне может быть выигран не самой быстрой, а самой надёжной машиной.

Новый двигатель Renault V6

Ещё одной проблемой для каждого, кто столкнётся с недостаточной надёжностью техники, станет ограничение количества двигателей в пять на сезон. В случае необходимости использования дополнительного блока [каждый силовой агрегат разбит на несколько блоков, которые можно менять независимо] последуют штрафные санкции – перестановки по решетке. Это может стать настоящей проблемой для некоторых команд в конце сезона.

Итак, каким именно образом будут работать новые двигатели в свете всех указанных ограничений? Справедливости ради стоит отметить, что сами по себе бензиновые агрегаты не смогут соответствовать предыдущему поколению моторов в плане пиковой мощности.

Но в паре с обновлённой системой рекуперации энергии на выходе мы получим примерно ту же мощность. Однако время на круге в данном случае не стоит рассматриваться в качестве основного показателя, поскольку во многих случаях проявят себя иные приёмистость и крутящий момент.

Двигатели 2013-го года развивали совсем небольшую мощность на оборотах до 10000 в минуту, а затем шёл резкий скачок в 500 лошадиных сил на следующих 8000 оборотах.

Диапазон мощности турбомоторов находится ниже: двигатели будут демонстрировать лишь половину своих возможностей до 5000 оборотов в минуту, а затем смогут выдавать все 600 лошадиных сил вплоть до отметки в 10000 об/мин. Выше этого показателя, как уже говорилось, вступает в силу ограничение расхода топлива и мощность падает.

Без ERS (принцип работы системы рекуперации энергии будет описан в последующих материалах) двигатель сможет развивать 600 лошадиных сил; а вот с новыми системами ERS-K и ERS-H мощность составит уже 800 лошадиных сил на большей части круга – в сочетании с невероятно высоким показателем крутящего момента.

Все это новые двигатели смогут обеспечить, расходуя на треть меньше топлива, чем предыдущие образцы. В контексте вышесказанного можно сделать вывод, что новые моторы по-настоящему впечатляют.

Источник http://ru.qaz.wiki/wiki/Formula_One_engines
Источник Источник Источник Источник http://proautomoto.com/category/21-formula-1
Источник Источник http://autosport.com.ru/features/10104-kak-budut-rabotat-novye-dvigateli-f1